Elettrolisi di una soluzione di ioni aurici Au3+
Esercizio sull'elettrolisi di una soluzione di ioni Au3+
Durante l'elettrolisi dello ione Au3+ si producono 150 g del metallo puro.
Determinare per quanto tempo deve essere protratta l'elettrolisi operando con una corrente elettrica costante e di valore 2 A e ottenendo una resa del 95%.
Svolgimento
Lo ione Au3+ subisce una reazione di riduzione con formazione del metallo puro. La reazione è la seguente:
Au3+ + 3e− → Au
La reazione di riduzione richiede l'acquisto di 3 elettroni.
Determiniamo il peso equivalente PE dell'oro dividendo la massa atomica dell'oro (197 g/mol) per il numero di elettroni acquistati durante il processo di riduzione:
PE = PA / 3 = 197 / 3 = 65,667 g/eq
Determiniamo il numero di equivalenti dell'oro dividendo la massa in grammi per il valore del PE:
eq = g/PE = (150g) / (65,667 g/eq) = 2,284 eq
Il passaggio di 1 Faraday di elettricità (1 Faraday = 96500 C) fa reagire all'elettrodo 1 equivalente di un qualsiasi composto. Mediante una proporzione è possibile determinare quanti faraday sono necessari per depositare 2,284 eq di Au metallico:
1eq : 96500C = 2,284 eq : X
da cui:
X = (2,284 eq · 96500C) / 1eq = 220406 C
Ricordando che Q = i · t è possibile determinare per quanto tempo (teorico) deve essere protratta l'elettrolisi:
t = Q / i = 220406C / 2A = 110203 s
Ricordando che la resa è del 95%, è possibile determinare il tempo reale necessario per completare il processo di elettrolisi:
95 : 100 = 110203 : X
da cui:
X = (110203 · 100) / 95 = 116003 s
Quindi, avendo una resa del 95%, il tempo necessario per depositare al catodo 150 grammi di Au è di 116003 s.
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